車身尺寸工程分析及應用

摘 要：目前，轎車制造業對車身的裝配尺寸問題越來越關注。現有的裝配尺寸主要采用剛性裝配誤差理論。而實際上，轎車車身零件的裝配過程相對于剛度較大的裝配工夾具而言，具有明顯的柔性，包括沖壓件制造偏差、裝配過程偏差及裝配順序、點焊順序等裝配工藝過程。因此，為控制車身裝配尺寸，必須尋求適用于柔性特點的方法，從而幫助分析與控制車身裝配過程中產生的偏差。

關鍵詞：配偏差；柔性；尺寸工程；

中圖分類號：U466 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2014）-07-00-02

一、引言

汽車白車身由數百個薄板沖壓件通過裝配和焊接而成，若車身裝配尺寸波動大， 則會導致車身零件出現安裝位置偏移、外觀間隙變大、風阻及噪聲增大及漏水等問題。在實際生產中， 零件的尺寸和制造過程都存在波動， 必須克服這些波動才能獲得尺寸質量較高的車身。

本文對構成車身尺寸偏差的影響元素進行了識別和分析，并簡述了對車身尺寸控制的方法。

二、車身裝配尺寸偏差分析

（一）車身裝配特點概述

1、車身裝配特點

轎車車身由薄板沖壓零件在不同裝配站裝配得到的最終總成件。零件的薄板特點使之相對于工裝夾具具有較大的柔性，進而導致零件在運輸、定位、夾緊、點焊等環節中易于發生變形；盡管在各種偏差因素影響下，零件之間可能發生相互作用，但由于車身零件易于變形，所以仍然能夠實現車身裝配。

（二）車身裝配尺寸偏差分析

車身的設計質量優劣將對車身的固有質量產生決定性的影響，對設計質量而言，主要是以下方面；結構設計、定位基準設計、定位基準的選擇、尺寸公差分配和尺寸鏈設計等。

車身裝配偏差由零部件及分總成尺寸偏差的累計而成，因而車身零部件的質量是決定車身裝配偏差的一個重要的因素。工裝模夾具是車身及其零件生產制造工具保障，其質量對車身裝配無疑也具有重要的影響， 車身制造工藝比較復雜，制造工藝的穩定性，也會對車身裝配產生重要影響。

1、 車身裝配尺寸偏差的分類

影響車身裝配精度的偏差分為零件偏差、工具偏差和裝配偏差。

零件偏差：將零件放于夾具體前與零件裝配名義位置的偏差，包括零件設計偏差、零件沖壓過程的制造偏差、運輸偏差等；

工具偏差：由夾具偏差、點焊工具的偏差構成，主要包括工具設計偏差、工具制造偏差及使用磨損等；

裝配偏差：薄板沖壓件經過PCWR裝配過程之后所得到的小總成的偏差，是零件偏差和工具偏差的耦合。

2、車身裝配尺寸偏差的分析

零件裝配的設計位置

對于車身總成，車身零部件的位置偏差對車身總成的偏差有著重要的影響，而在設計狀態，車身坐標系中車身零部件（開啟件除外）的絕對位置是惟一的。如何保證車身零部件絕對位置的精確性成為車身精度控制的一個非常重要的課題。因而在設計階段，必須引入定位的概念，對車身零件進行定位。

車身零部件的制造質量

由于車身總成是車身零件到車身總成逐級拼焊而成，車身的每一級分總成和每個沖壓件都具有一定的制造偏差；且車身制造的每一道工序的不穩定因素具有工序誤差；上述車身零部件偏差和工序誤差，最終便積累成車身精度偏差。

因而在車身零部件的制造過程中，須盡量減少車身零部件的構成數量，盡量減小車身總成的焊接級別數量，以盡量減少構成車身精度偏差的因素。

車身總成及其零部件裝配工藝

車身總成一般由300～400個沖壓件逐級拼焊而成，期間經過相當道工序加工而成，種類包括沖壓（一般沖壓件的工藝又分成幾序）、焊接、檢測等。

對單個沖壓件而言，沖壓工藝的后幾個工序一般盡量統一采用前一序工藝已經成型的定位特征（即設計階段設計的定位特征）進行定位，這樣可以大大提高的沖壓件的單件精度。

對車身總成的拼焊而言，小總成的拼焊盡量選用構成該總成的單件沖壓工藝定位特征；大總成的拼焊盡量選用構成該大總成的小總成的拼焊定位特征進行定位，以此類推，直到整個車身拼焊完成，這樣可以提高車身分總成直到白車身總成的拼焊精度。

在車身制造階段充分利用設計階段設計的定位基準，充分保證車身沖壓件、車身分總成和車身總成模具、焊接夾具以及檢具定位基準的一致性。這樣避免由于定位基準發生變化，而產生的偏差。

裝配工具的偏差（定位偏差、夾具偏差、點焊工具偏差等）

RPS（reference point system）基準點系統以汽車車身坐標系為唯一坐標系，所有零部件的理論坐標數據都以汽車車身坐標表達。采用RPS基準點系統，可使零件設計基準點、工藝夾緊點、工藝定位點、測量基準點統一，實現精確的坐標控制，提高了零部件的制造精度，減少了零部件因基準不協調而產生的偏差，汽車的裝配精度也得以提高，汽車生產過程的質量穩定性有了可靠保證。

因此在夾具和檢具的設計時，就必須要通過汽車零部件建立起汽車車身坐標系。在車身零部件拼焊過程中，使得車身零部件在車身坐標系中進行定位，這樣會大大提高車身拼焊的精度，同樣檢測過程中，使得車身零部件在車身坐標系中進行定位，這樣便可如實反映出所測零部件的精度。

三、車身裝配尺寸偏差控制

（一）產品設計數據準確

要保證白車身裝配偏差得到有效控制，首先保證白車身在設計開發階段及制造過程中數據的準確性，實現設計與制造全過程基準統一與數據共享，從而保證產品制造與設計理念的一致性。

產品設計的數據模型化

沖壓件工序間尺寸傳遞基準一致性

沖壓件在模具與夾具中定位基準的一致原則

（二）焊接小總成件裝配尺寸的控制

控制重要尺寸原則

根據白車身總成的質量特性要求，主要控制的尺寸有平臺基準尺寸、大總成主要定位尺寸、關鍵縫隙尺寸、重要型面尺寸等。

包容與被包容的原則

可以簡單描述為兩個相互包容與被包容配合時，包在外面的零件的公差帶控制范圍必須大于被包容零件的公差帶控制范圍。

先控制型面后控制孔位原則

在車身沖壓件相互配合時，應該先考慮零件型面的吻合程度，然后再考慮孔位及直徑的控制。

（三）車身制造工裝的控制

定位型面的選取沖壓件穩定可靠的型面原則；

夾具定位孔的選取與沖壓件定位孔或關鍵孔一致的原則；

夾緊器布置位置與檢具夾緊點的布置位置一致原則；

焊接工藝的順序應該遵守先定位后夾緊的原則。

四、結論

隨著汽車制造業的迅速發展，對汽車車身尺寸要求也日益嚴格。而車身尺寸偏差又主要由各個零部件的設計質量、制造尺寸偏差和制造工藝尺寸偏差所決定的，因此必須有行之有效的控制手段，從各個環節，保證車身制造的精度。

本文對構成車身裝配尺寸偏差的影響元素進行了識別和分析，主要包括車身設計質量、車身零部件的制造質量、車身總成及其零部件裝配工藝和裝配工具的偏差（定位偏差、夾具偏差、點焊工具偏差等）等。

一切的方案與設想都需要投入現場使用，產生經濟與質量雙層效益，車身裝配質量控制體系也是一樣。通過不斷完善車身尺寸工程，不斷提升裝配質量，力求將整車合格率提升達到95%以上。

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